数控编程方法与激光加工技术在金属加工工艺中的应用探究

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  [摘 要]在数控编程的过程中,必须要采用数控编程的基本理念,以及具体的数控编程方法,才能够保证数控编程更加的符合要求,而激光加工技术是一种全新的无模具加工技术,将数控编程方法与激光加工技术应用到金属材料加工工艺中,能够节省大量模具,缩短生产时间,减少生产成本,增加产品的精确度,是适应市场发展需要的新型工艺技术。
  [关键词]数控编程;激光;金属材料;工艺的应用
  中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)39-0049-01
  1 数控编程的基础知识
  数控机床加工受控于程序指令,加工的全过程都是按程序指令自动进行的。数控机床加工程序不仅要包括零件的工艺过程,而且还要包括切削用量,走刀路线,刀具尺寸以及机床的运动过程。我们要想熟练的掌握数控编程,首先必须了解数控机床的组成及工作原理,对数控机床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法都要非常熟悉。其次要具有扎实的数学基础,例如在手工编程中要遇到一些复杂形状零件的基点的计算,可根据零件图样给定的尺寸,运用代数、三角函数、几何或解析几何的有关知识,直接求出数值。再次,数据结构、离散数学、计算机高级语言,编译原理,这些是计算机科学的基础,如果不掌握它们,很难写出高水平的程序。程序人人都会写,但当你发现写到一定程度很难提高的时候,就应该回过头来学学这些最基本的理论。同时,金属切削与刀具也是我们必须要掌握的基础知识,在实习的过程中,用相同的加工程序加工出来的零件表面粗糙度却有较大的差别,这主要是刀具的角度刃磨不合理,刀具的刃磨在数控加工中显得尤为重要。
  2 激光加工技术的特点
  激光是一种相干光源,具有单色性、平行性和相干性的特点,能量密度高,方向性好。激光束聚焦在被加工材料表面的某一点时,激光的光能会瞬间转化为热能,产生上万摄氏度的高温,再坚硬的材料都会在瞬间达到熔点温度迅速熔化,温度再继续升高达到沸点,材料发生汽化,使得被切除的地方形成了一个小孔洞,被切除的余料在汽化过程中被蒸发掉,没有残余。激光加工材料的过程实际上是待加工材料局部因温度急剧迅速升高持续发生液化和汽化现象的过程。
  激光加工技术可以实现传统的钣金加工方法难以完成的零件加工。当要在一个箱体较大的钢件上钻许多大小不一的孔时,传统钣金工艺方法无法做到,但激光加工技术就能够轻松完成。而且,在连续加工同样的零件时,激光加工技术比传统工艺技术的准确度更高,速度更快,市场竞争力更强。
  在二维平面中,激光加工更有柔性。例如在使用激光切割机切割时,工件是固定的,切割机的割头是可移动的,这样不仅可以避免加工出现死角,提高加工材料的利用率,还能够简化加工设备。激光加工设备不是靠控制零件、设置模具或改变加工路线来进行加工的,而是由计算机系统整体控制来完成的,因此,激光加工工艺中不存在刀具的磨损、变形等问题,过程可以能够通过数控来完成,而且完成精度高,质量好。
  3 数控编程与激光技术在金属材料加工工艺中的应用
  3.1 激光切割技术
  激光技术使用光斑直接聚焦在金属材料上,并熔化金属材料,同时使用激光束气体把融化掉的金属材料吹走,保证激光束可以沿着设定好的轨迹切割,形成整齐的缝隙。激光切割技术是应用最广泛的激光技术,激光切割材料包括以下几类:一是有机玻璃,二是木板,三是塑料,四是不锈钢,五是碳钢,六是合金钢,七是铝板。在应用激光技术的过程中并不需要使用刀具,激光技术完全在计算机的操控下,可以实现任意形状的切割。激光切割实际上就是应用高功率密度来实现切割任务。在计算机的操控下,激光器通过脉冲放电,并输出激光,产生一定的频率和光束,光束又传到聚焦在被切割的金属材料上,进而形成多个光斑。相比于传统的切割技术,激光切割技术具有以下特点:一是切割质量高,二是切割速度快,三是柔性高,四是适应性强。激光切割技术的精准度非常高,精准度控制在0.05mm,速度可以达到每秒切割10米,而且不会受到金属材料硬度的影响。
  3.2 激光打孔
  激光打孔实际上属于比较传统的金属材料加工技术,相比于其他打孔技术而言,激光打孔技术的精准度比较高。激光打孔技术有着悠久的发展历史,激光打孔技术最早应用于钟表制造业,取得了不错的成就。西方国家应用激光打孔技术的时间比较早,经验比较丰富,我国与西方国家存在较大差距,我国激光打孔技术还不完善,还需要不断调整,加大激光打孔技术的研究力度,缩短与西方国家之间的差距,我国也需要结合实际情况合理的借鉴西方国家的先进经验,提高激光打孔技术水平。
  3.3 激光打标
  激光打标的应用性也非常强,激光打标实际上就是应用激光来对需要打标的物体进行照射,并合理的利用化学反映,以此来将标识长时间的留在物件表面。目前,激光打标被广泛应用于金属材料加工工艺中,激光打标技术的应用不会对金属材料的性能产生任何影响,这是传统打标技术所做不到的。激光打标技术也在不断完善和调整,提升打标的质量,已经成为国家的关键防伪手段,受到越来越多人的肯定。激光打标技术的应用不会对金属材料本身和性能产生任何破坏。
  4 数控编程与激光技术在金属加工工艺中的应用前景
  针对数控编程与激光技术的应用现状来看,可以从以下几方面来加强该技术在金属材料加工工艺中的应用。
  首先,应对激光工作参数进行不断完善,优化加工作业数据库。在实际应用中,相关工作人员都知道,激光照射具有相对较高的可控性,不论是在激光照射时间,还是范围、强度方面,都能够实行科学、高效的人为干预,也正是由于其具备这种特性,激光加工充分体现出了鲜明的多元化特征。因此,为了将激光加工优势充分发挥出来,相关工作人员可以针对灵活多样的加工方式、对象,建立一套与之相适应的、科学完善的工作参数,从而为激光加工提供更可靠的标准。同时,还应建立完善的加工作业数据库,并以此来促进激光加工质量、效率的不断提升。
  其次,积极推广激光多工位分时综合加工。从理论层面来讲,即使是同一束光源也能夠进行综合性的加工处理,其主要是因为该激光源可以对激光照射时间、能量密度进行自主控制。而在此基础上,不同工位上分时可以通过对不同方式进行可续整合来进行加工,这样激光切割、焊接和表面处理等工序便能够由一台设备来进行,从而获得良好的综合加工效果。由此可见,其综合加工模式的大力推广,已经逐渐成为了加工技术未来发展的必然趋势。
  再者,积极实现自动化、无人化的激光加工。在实际应用过程中,为了最大限度地节省人力消耗,促进其加工效率的不断提升,应积极推动激光加工技术向自动化、无人化方向发展。而就目前来看,激光技术要想在此方面获得突破性发展,就必须要拥有强大的网络、自动控制技术,以及计算机生产辅助管理技术来为其突破性发展提供有力保障。为此,应对相关技术配套设施建设进行不断完善,从真正实现激光加工自动化、无人化,也进一步提升激光技术在金属材料加工工艺中的应用水平。
  结语
  总之,在新时期背景下,激光技术在金属材料加工工艺中的科学运用是一项极其系统的工程。为了不断增强其工程的时效性,必须要加强该技术的应用研究。不仅要对激光技术在该领域的应用现状进行全面分析,还要积极探究该技术的应用路径,只有这样才能够将该技术的功效充分发挥出来,并进一步拓宽其应用前景,才有助于推动金属材料加工事业的快速、健康发展。
  参考文献
  [1] 马红超.试论金属材料加工工艺中激光技术的应用[J].科技资讯,2016,(25):54+56.
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